Однобалочный подвесной мостовой кран Q=3 т.

Финальная записка.doc

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
«Московский государственный технический университет
(национальный исследовательский университет)»
(МГТУ им. Н.Э. Баумана)
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
(Группа) (Подпись дата) (И.О.Фамилия)
(Подпись дата) (И.О.Фамилия)
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
Заведующий кафедрой РК4
« 01 » сентября 2020 г.
на выполнение курсового проекта
по дисциплине Методы расчета и проектирования наземных транспортно-технологических средств (часть 1 Грузоподъемные машины)
Студент группы РК4-71
Никишкин Марк Дмитриевич
(Фамилия имя отчество)
Тема курсового проекта: Проектирование однобалочного подвесного мостового крана грузоподъемностью 3 тонны
Направленность КП (учебный исследовательский практический производственный др.)
Источник тематики (кафедра предприятие НИР) кафедра
График выполнения проекта: 25% к 4 нед. 50% к 8 нед. 75% к 12 нед. 100% к 16 нед.
Задание Произвести расчеты механизмов мостового крана грузоподъемностью 3 тонны.
Оформление курсового проекта:
Расчетно-пояснительная записка на 25 листах формата А4.
Перечень графического (иллюстративного) материала (чертежи плакаты слайды и т.п.)
Таль электрическая (чертёж А1); 2. Таль электрическая общий вид (чертеж А1); 3. Тормоз (чертеж А1); 4. Механизм передвижения (чертеж А1); 5. Общий вид крана (чертеж А1).
Дата выдачи задания « 01 » сентября 2020 г.
Примечание: Задание оформляется в двух экземплярах: один выдается студенту второй хранится на кафедре.
Техническое задание.3
Расчет механизма подъема.4
1.Выбор схемы полиспаста.4
2.Определение максимального усилия в ветви каната набегающего на барабан.4
4.Мощность электродвигателя и его выбор.5
5.Определение диаметра барабана.5
6.Определение длины барабана.5
7.Определение частоты вращения барабана.6
8.Определение передаточного отношения и выбор редуктора.6
9.Расчет стенки барабана на прочность.7
10.Проверка стенки барабана на устойчивость.7
11.Расчет крепления конца каната на барабане.8
12.Расчет подшипников барабана.8
14.Расчет пружины и электромагнита.10
15.Определение времени пуска и ускорения .11
16. Определение времени торможения и замедления .12
Расчет механизма передвижения электрической тали.12
1.Общие положения.12
2.Определение сопротивления передвижения.12
3.Выбор двигателя механизма передвижения.13
4.Расчет редуктора механизма передвижения.13
5.Расчет ходовых колес.14
6.Определение времени пуска тали без груза.14
7.Определение необходимого пускового момента при работе с грузом.15
8.Определение максимально допустимого замедления при торможении15
9.Определение максимально возможного тормозного момента при работе без груза .16
10. Определение тормозного момента при работе с грузом 16
Расчет механизма передвижения крана.17
1.Общие положения.17
2.Определение сил сопротивления передвижения.17
3.Выбор двигателя механизма передвижения.17
4. Расчет редуктора механизма передвижения.18
5. Расчет ходовых колес.18
6.Определение времени пуска крана без груза.18
7.Определение необходимого пускового момента при работе крана с грузом.19
8.Определение минимально допустимого замедления при торможении.19
Проверочный расчет томоза для механизма передвижения.20
Список использованной литературы.22
Целью данного курсового проекта является проектирование однобалочного подвесного мостового крана
Скорость передвижения электротали
Скорость передвижение крана
Группа режима работы
Данная работа содержит расчёты механизма подъёма и механизма передвижения крана а также сборочные чертежи механизма подъёма крана механизма передвижения крана тормоз механизма передвижения крана и чертёж общего вида крана.
Расчет механизма подъема
1 Выбор схемы полиспаста
Схемы полиспастов (рис.1)
где а – кратность полиспаста
m – количество набегающих канатов
t – количество обводных блоков
Схема варианта а) не подходит так как силы направлены в одну сторону Выбираем вариант б) ()
2 Определение максимального усилия в ветви каната набегающего на барабан
Принимаем КПД подшипников
По ГОСТ 2688-80 из условия выбираем диаметр каната :
канат 13-Г-I-О-Н-1764 ГОСТ 2688-80
4 Мощность электродвигателя и его выбор
Выбираем электродвигатель 4АВ112В6У3:
Габаритный размер электродвигателя определяющий диаметр барабана:
5 Определение диаметра барабана
Толщина стенки барабана:
h = 224– кривизна каната на барабане
6 Определение длины барабана и минимального расстояния от оси направляющего блока до оси барабана
наименьшее расстояние от оси направляющего блока до оси барабана.
- допустимый угол набегания каната на барабан.
Расчетные размеры барабана (рис.2)
7 Определение частоты вращения барабана
8 Определение передаточного отношения и выбор редуктора
Выбираем редуктор с передаточным отношением U=50.
Момент на выходном валу редуктора:
Выбор редуктора: цилиндрический двухступенчатый по соосной схеме внешнего зацепления.
9 Расчет стенки барабана на прочность
Так как 3 группа режимов работы выбирают материал барабана – сталь.
где толщина стенки барабана
10 Проверка стенки барабана на устойчивость
11 Расчет резьбы на срез и смятие
12 Расчет подшипников барабана
Подшипник рассчитывается по эквивалентной нагрузке:
Усредненный график нагружения (рис.3)
Момент создаваемый дисковым тормозом:
средний радиус поверхности трения
- наружный радиус поверхности трения
- внутренний радиус поверхности трения
- коэффициент трения при работе всухую
i=1 – число пар поверхностей трения.
Давление на рабочих поверхностях фрикционных обкладок:
Начальный суммарный осевой зазор между трущимися поверхностями:
Т.к. тормоз с автоматической регулировкой зазора то начальный и наибольший зазор равны.
14 Расчет пружины и электромагнита
Сила пружины для тормоза с автоматической регулировкой зазора:
Свободная длина пружины:
Устанавливается один кольцевой электромагнит. Его работа:
тяговая сила электромагнита
15 Определение среднего времени пуска и ускорения
Определяем фактическое ускорение:
16 Определение среднего времени торможения и
Расчет механизма передвижения электрической тали
Механизм подъема груза подвешен к крановой тележке опирающейся на подвесной путь. Подвесной путь представляет собой горизонтально расположенную консольно закрепленную балку двутаврового сечения. Крановая тележка представляет из себя две однорельсовые тележки соединенные между собой несущей траверсой. Наличие шарнирного соединения позволяет тележкам передвигаться по путям с меньшим радиусом закругления и уменьшает сопротивления при передвижении.
Каждая из тележек имеет по два ходовых колеса с коническим ободом. Ходовые колеса выполнены одноребордными.
Привод на ведущие ходовые колеса односторонний т.е. приводится во вращение одно ходовое колесо приводной тележки.
2Определение сил сопротивления передвижения
- масса металлоконструкции крана [8];
- масса механизма передвижения тали [11];
Предварительный диаметр ходового колеса:
Для механизмов передвижения электротали усилие сопротивления на прямолинейном участке пути с учетом трения реборд и возможных перекосов может быть подсчитано по формуле:
m=004см – коэффициент трения в цапфе;
f=0015 - коэффициент трения в шарикоподшипниках опоры;
a=0001 - допустимый местный уклон;
kp=25 – коэффициент учитывающий дополнительные сопротивления от трения реборд;
d=40мм - диаметр цапфы;
3Выбор двигателя механизма передвижения
Необходимую мощность электродвигателя при передвижении тележки с номинальным грузом рассчитаем по формуле:
- скорость передвижения тали;
- КПД зубчатого редуктора;
По каталогу на асинхронные двигатели подбираем двигатель типа 4АС71В8У3-2ТЕ имеющий:
номинальную мощность (при ПВ=40%) 03 кВт;
частоту вращения n1 = 670 обмин;
- номинальный момент [2];
- средний пусковой момент;
Назначаем муфту: МУВП ГОСТ 21424-93 номинальный момент – 63Нм.
4Расчет редуктора механизма передвижения
Скорость вращения тихоходного вала nт можно определить исходя из заданной скорости передвижения тележки и выбранного диаметра ходового колеса:
Тогда передаточное число редуктора U равно
Окончательно выбираем редуктор Ц2У-160:
5Расчет ходовых колес
Напряжение смятия при линейном контакте можно рассчитать по формуле:
где N усилие действующее на ролик кНN =( )4 = 102 кН.
kT коэффициент зависящий от условий работы крана. При работе на открытом воздухе kT = 11
kН=2 коэффициент неравномерности нагрузки по ширине колеса.
kД = 1 кэффициент динамичности.
Допускаемое напряжение смятия [s]см для стальных колес выполненных поковкой из Ст45 с последующей нормализацией (НВ200) равно 610 МПа. Это удовлетворяет нашим требованиям. Значит ходовые колеса были выбраны верно.
6Определение времени пуска тали без груза
Максимально допустимое ускорение:
m = 2 - число приводных ходовых колес;
n = 4 – общее число ходовых колес;
- коэффициент сцепления колеса с рельсом при работе в помещении;
- усилие от ветровой нагрузки в помещении;
- коэффициент сцепления (при работе без груза);
- коэффициент учитывающий трение реборд о рельс;
Теоретическое время пуска:
Фактическое время пуска:
- сила сопротивление без учета груза [4];
- вес механизма передвижения [11];
Фактическое ускорение при пуске:
[4] (рекомендуемое для мостовых кранов - ).
7Определение необходимого пускового момента при работе крана с грузом
8Определение максимально допустимого замедления при торможении
Определяем по формуле:
m = 003см – коэффициент трения качения колес по рельсу;
Минимальное время торможения:
Рекомендуемое замедление: jрек = 045мс².
Фактическое время торможения:
9Определение максимально возможного тормозного момента при работе без груза
- сила сопротивления при торможении [4];
Максимально возможный тормозной момент при работе без груза:
10Определение тормозного момента при работе с грузом
Назначаем встраиваемый электромагнитный тормоз типа 2ТЕ с тормозным моментом 14Нм.
Расчет механизма передвижения крана.
Для кран-балки выбираем механизм передвижения с раздельным приводом. Для передвижения крана используются два привода с одним приводным колесом каждый. Всего ходовых колес – 4 так как грузоподъемность крана меньше 5т.
12Определение сил сопротивления передвижения
Для механизмов передвижения крана усилие сопротивления на прямолинейном участке путис учетом трения реборд и возможных перекосов может быть подсчитано по формуле:
kp=15 – коэффициент учитывающий дополнительные сопротивления от трения реборд;
13Выбор двигателя механизма передвижения
Необходимую мощность электродвигателя при передвижении крана с номинальным грузом рассчитаем по формуле:
По каталогу на асинхронные двигатели подбираем двигатель типа MTF112-6 имеющий:
номинальную мощность (при ПВ=40%) 5.8 кВт;
частоту вращения n1 = 915 обмин;
14Расчет редуктора механизма передвижения
Скорость вращения тихоходного вала nт можно определить исходя из заданной скорости передвижения крана и выбранного диаметра ходового колеса:
Окончательно выбираем редуктор Ц2У-160 U=315.
15Расчет ходовых колес
где N усилие действующее на ролик кНN =( Gкр+Q+)4 = 166 кН. [4];
D диаметр ролика см;
kT коэффициент зависящий от условий работы крана. При работе на открытом воздухе kT = 11 ;
kН=2 коэффициент неравномерности нагрузки по ширине колеса;
kД = 1 кэффициент динамичности;
16Определение времени пуска крана без груза
m = 1 - число приводных ходовых колес;
n = 2 – общее число ходовых колес;
- сила сопротивление без учета груза [4];
(рекомендуемое для мостовых кранов - ) [4].
17Определение необходимого пускового момента при работе крана с грузом
18Определение максимально допустимого замедления при торможении.
m = 004см – коэффициент трения качения колес по рельсу;
Проверочный расчет тормоза для механизма передвижения
Тормоз колодочный ТКГ-160;
- ширина тормозной накладки;
- необходимый тормозной момент;
- диаметр тормозного шкива;
- модуль сдвига для пружинной стали;
- зазор между тормозным шкивом и фрикционной накладкой;
- расстояние от передачи «винт-гайка» до нижнего шарнира рычажной системы;
- коэффициент трения между тормозной накладкой и тормозным шкивом;
- КПД рычажной системы;
- средний диаметр витка пружины;
- число рабочих витков;
Материал фрикционных накладок – 6КВ-10 ( - допускаемое давление);
Усилие нажатия колодки на шкив:
Давление между шкивом и тормозной колодкой:
- условие выполняется [12];
Расчет усилия замыкающей пружины с учетом необходимого тормозного момента:
Расчет изменения длины пружины:
Расчет зазора для передачи «винт-гайка»:
Список используемой литературы.
Александров М.П. Грузоподъёмный машины. - М.: Изд-во МГТУ им Н.Э.Баумана –Высшая школа 2000. –552 с.
Гохберг М.М. и др. Справочник по кранам 2т. – Ленинград: Машиностроение 1988.
Казак С.А. и др. Курсовое проектирование ГПМ. – М.: Высшая школа 1989. –
Снесарев Г.А. Тибанов В.П. Зябликов В.М. Расчет механизмов кранов. – М.: Изд-во МГТУ 1994. – 60с.
Руденко Н.Ф. Курсовое проектирование ГПМ. – М.: Машиностроение 1971.-464 с.
Александров М.П. Подъёмно-транспортные машины. Атлас конструкций. – М.: Машиностроение 1987.-122с.
Руденко Н.Ф. Грузоподъёмные машины. Атлас конструкций. – М.: Машиностроение.-116с.
Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высшая школа 2000.- 446 с.
Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. Гостехнадзор России. М.: НПО ОБТ 1993 239 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя 3т. – М.: Машиностроение 1980.
Бурцев В.М. Васильев А.С. и др. Технология машиностроения 2т. – М.: МГТУ им. Баумана 1999.
Иванов В.И. Выбор и расчёт подшипников качения. – М.: МГТУ им. Баумана 1981.- 31с.
Перель Л.Я. Подшипники качения справочник. – М.: Машиностроение 1983.-532с.
Снесарев Г.А. Тибанов В.П. Расчёт механизмов крана. – М.: МГТУ им. Баумана 1994.- 58с.

Общий вид.cdw

Однобалочный подвесной мостовой
Техническая характеристика
Группа классификации (режима) А3
Продолжительность включения..ПВ=40%
передвижения тали 20
передвижения крана 30
Мощность электродвигателя
Механизм передвижения крана:
Схема запасовки каната

Подвеска.cdw

Заготовка крюка 12А-2 ГОСТ 6627-74
Однобалочный подвесной мостовой

1-й лист.cdw

Технические характеристики:
передаточное отношение 32
Канат 13-Г-В-Л-О-Н-1764(180) ГОСТ2688-80
Группа режима работы 4
Однобалочный подвесной мостовой

Механизм передвижения. лист 3.cdw

Техническая характеристика:
Усилие на тяговой цепи
Уклон рабочих поверхностей подвесных путей
лочный подвесной мостовой кран Q=3 т
Механизм передвижения